管棚在隧道穿越既有地铁工程中的应用与分析.pdf

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1、φ600管棚在隧道穿越既有地铁工程中的应用与分析姚海波王梦恕张顶立陈浩【摘要】文章以北京地铁五号线下穿既有环线地铁工程为背景，介绍了Φ600管棚的超前支护作用。采用弹性地基梁理论，建立分析模型，系统地研究了管径、管间距、土体刚度等各种因素对管棚支护作用的影响。研究认为，在荷载和支护条件相对固定的条件下，管径存在一最优值，对于本工程来说，Φ300管棚应该足以控制既有结构沉降。【关键词】隧道；管棚支护；穿越工程；弹性地基梁TheApplicationandAnalysisof600DiameterPipeRoofinTunnelCutbyExistingSubwayProjectYaoHai

2、bo,WangMengshu,ZhangDingli,ChenHaoAbstract:Basedontheexistingsubwayprojectunderthe5thlineofBeijingsubway,thispaperintroducesthesupportactionof600diameterpiperoofBasedonelasticfoundationbeamtheoryanalyticalmodelisestablished,andthenthepiperoofsupporteffectsisstudiedbythenumericalsimulationanalysis

3、whichisstudiedonthediameter,tubespacing,soilstiffnessandotherfactorsonthepiperoofsupporteffects.Studiessuggestthatthediameteroftheexistenceofaoptimalvalueforthisprojectintheconditionsofloadandsupportconditionsforarelativelyfixed.300diameterpiperoofstructureshouldbesufficienttocontroltheexistingse

4、ttlement.Keywords:tunnel;piperoofsupport;crossingproject;elasticfoundationbeam1工程概况1.1新老线的相对位置及基本情况北京市地铁五号线崇文门站位于北京市崇文门路口下,采用“浅埋暗挖法”施工。车站与既有地铁二号线崇文门站东端喇叭口式过渡段区间立交，并从其下方穿过。五号线崇文门车站结构为双柱三跨岛式暗挖车站，车站两端为双层结构（地下一层为站厅层，地下二层为站台层），中间（即既有正线下方）为单层结构（系站台层），车站总长度208.9m，总宽度24.2m，站台宽度14m。见图1。车站顶板覆土：双层结构为8～9.3m，

5、单层结构为13.5m。姚海波：（1971—）博士，毕业于北京交通大学，2005～2006年任职于中铁隆公司。王梦恕：（1938—）中国工程院院士。隧道及地下工程专家。毕业于唐山铁道学院。现任北京交通大学隧道及岩土研究所所长，北京、南京、厦门等城市地下工程专业顾问。张顶立：（1963—）教授，博士生导师，毕业于中国矿业大学，北京交通大学隧道研究中心教授。陈浩：高级工程师，任职于中铁隧道集团二处。图1崇文门地铁站下穿既有环线结构立面图车站共设置四个出入口，两条换乘通道，两座风道，其中北换乘通道增设了一条紧急疏散通道。车站与既有线平面位置关系见图2。图2崇文门站与既有环线结构平面位置关系图既有

6、隧道结构建于1968年11月，隧道自既有崇文门站到北京站之间由分体双洞单线隧道过渡成联体双洞单线隧道，隧道结构为C30钢筋混凝土方形框架结构，底板和侧墙厚度为0.7ｍ，顶板厚度0.8m，每18m设置一条变形缝，单个隧道的断面尺寸为5.9m×5.9m。五号线崇文门车站结构位于R=350m的曲线上，既有线两个隧道的外轮廓总宽度由16.5m渐变为13.5m，西宽东窄。既有线左右线结构有六条变形缝受到施工的影响。1.2场区地质情况场区地层由既有线结构底板处自上至下地层依次为④3粉细砂层、④4中粗砂层、⑤卵石圆砾层、⑤1中粗砂层、⑥1粘土层、⑥粉质粘土层、⑦1中粗砂层、⑦3粘土层、⑦1中粗砂层。场

7、区水文地质情况为：上层滞水：含水层为①粉质粘土层、③中粗砂层，主要接受大气降水、灌溉水渗透补给和管沟渗漏补给。-4-4渗透系数小于1.2×10～6.0×10cm/s。潜水：水位标高为30.85m，含水层为④3粉细砂层、④4中粗砂层、⑤卵石圆砾层、⑤1中粗砂层、⑤2粉细-4-2砂层；渗透系数6.0×10～6.0×10cm/s。地下水径流方向为自西南向东北，该层水具有弱承压性。承压水：水位标高21.33～23.72，含水层为⑦1中粗砂层